工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

李艷云

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其延伸技術(shù)的進(jìn)步為工程測(cè)量提供了大力的技術(shù)支持，GPS技術(shù)是一種發(fā)展相對(duì)成熟的測(cè)量技術(shù)，在當(dāng)今的工程測(cè)繪中發(fā)揮了巨大的作用。文章在實(shí)踐和理論研究的基礎(chǔ)上，探討了GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù);工程測(cè)繪;信息處理

現(xiàn)代工程項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行具有規(guī)模大、精度要求高、環(huán)境復(fù)雜多樣等特點(diǎn)，增加了工程項(xiàng)目中測(cè)繪工作的難度。運(yùn)用一定的技術(shù)能夠有效地應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，不但保證了工程質(zhì)量，還能很大程度上提高工程進(jìn)行的效率。工程測(cè)繪與GPS技術(shù)相結(jié)合展現(xiàn)出了巨大的生命力，對(duì)于測(cè)繪的效率、精確度和節(jié)省人力物力等方面都有很大的作用。

1GPS技術(shù)概述

GPS全稱(chēng)是全球定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)行工作的依托條件是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，基本的工作原理是將進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星在空間中的瞬時(shí)位置作為起算數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用空間距離后方交匯的技術(shù)方法，計(jì)算出待測(cè)地點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置。由于具有全天候作業(yè)和高精度實(shí)時(shí)地理信息確定等優(yōu)點(diǎn)，GPS目前在交通導(dǎo)航中運(yùn)用最為廣泛。

2GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

2.1測(cè)量精度高

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)對(duì)測(cè)量精度的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的人工測(cè)角測(cè)距方式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代工程建設(shè)等領(lǐng)域的發(fā)展。GPS運(yùn)用先進(jìn)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠?yàn)闇y(cè)量提供精度方面的改進(jìn)。經(jīng)過(guò)與測(cè)繪技術(shù)相融合，目前GPS測(cè)量技術(shù)在大范圍定位中取得了良好的應(yīng)用效果，例如在50km范圍之內(nèi)，相對(duì)定位精度達(dá)到了1×10-6～2×10-6數(shù)量級(jí);在100～500km范圍內(nèi)，相對(duì)精度達(dá)到了10-7數(shù)量級(jí);在1000km范圍以上，精度達(dá)到10-9數(shù)量級(jí)。在精密定位中，300～1500m范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)大于1小時(shí)的觀測(cè)，可將誤差縮小至1mm。此外在進(jìn)行高層建筑的測(cè)量時(shí)，其平面精度和高層精度均達(dá)到了理想的測(cè)量要求。

2.2應(yīng)用范圍廣泛

GPS定位系統(tǒng)的應(yīng)用范圍可以從兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)：第一是在應(yīng)用行業(yè)上，目前最為人所熟知的應(yīng)用GPS技術(shù)的是車(chē)載導(dǎo)航儀，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為了現(xiàn)代汽車(chē)的基本配置。除此之外，GPS技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于地球物理學(xué)、地質(zhì)行業(yè)、礦產(chǎn)行業(yè)、建筑行業(yè)等等;第二是在應(yīng)用環(huán)境條件上，GPS借助于衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位，很少受到天氣、溫度、地形等條件的限制。這一點(diǎn)在工程測(cè)繪中具有很大的優(yōu)勢(shì)，由于工程測(cè)繪基本上都是野外工作，甚至是進(jìn)入到某些極端自然條件的地區(qū)進(jìn)行測(cè)量，采用GPS系統(tǒng)極大地克服了這方面的障礙。

2.3操作相對(duì)簡(jiǎn)便

儀器的易操作性是影響其應(yīng)用和發(fā)展不可忽視的因素，傳統(tǒng)的測(cè)繪工具較為復(fù)雜，無(wú)論是運(yùn)輸、組裝、運(yùn)行等都具有費(fèi)時(shí)費(fèi)力的特點(diǎn)，極大地阻礙了測(cè)繪工程的順利進(jìn)行。相對(duì)而言，GPS測(cè)量技術(shù)由于自動(dòng)化程度不斷加深，其操作性能更加簡(jiǎn)單快捷，測(cè)量人員只需掌握一定的組裝、觀測(cè)技術(shù)，完成儀器的連接、氣象信息收集、天線高度測(cè)量等工作并在儀器工作時(shí)進(jìn)行觀測(cè)就可以完成基本的測(cè)量工作。

2.4觀測(cè)站之間無(wú)需通視

傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)必須要進(jìn)行通視狀況的檢驗(yàn)，使站點(diǎn)之間形成良好的通視效果，同時(shí)還必須使控制網(wǎng)保持較好的圖形結(jié)構(gòu)。出于這種需要就需要建立覘標(biāo)，并且測(cè)量地點(diǎn)也相對(duì)固定，增加了物質(zhì)成本和時(shí)間成本。但是運(yùn)用GPS技術(shù)只需要保證不小于15°的空間視角并與衛(wèi)星保持通視就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作的完成，增加了測(cè)量工作的靈活機(jī)動(dòng)性，節(jié)省了建造覘標(biāo)的經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。

3工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

3.1大地測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)測(cè)定

在大地測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)測(cè)定工作中，常規(guī)方式要耗費(fèi)大量的人力物力并且精度較低，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。我國(guó)自1991年開(kāi)始進(jìn)行GPS測(cè)量大地控制網(wǎng)的建設(shè)，目標(biāo)是對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)控制網(wǎng)進(jìn)行重新的測(cè)量。這一工程目前已經(jīng)基本完成，淘汰了常規(guī)測(cè)角測(cè)距方式在這方面的應(yīng)用。相對(duì)于大地控制網(wǎng)數(shù)千公里或數(shù)萬(wàn)公里數(shù)量級(jí)的測(cè)量，城市控制網(wǎng)測(cè)量點(diǎn)之間距離較近，通常在數(shù)十公里，而且城市控制網(wǎng)的使用頻率相當(dāng)大，對(duì)社會(huì)的運(yùn)行具有重要的影響。這就需要借助于GPS技術(shù)進(jìn)行高精度、大范圍、高效率的測(cè)量工作，為城市建設(shè)工程等提供參考。

3.2控制城市建設(shè)中的測(cè)繪精度

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步直接催生出了許多的大型城市和超大型城市，對(duì)這些城市進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)所需要的技術(shù)和設(shè)備需要滿(mǎn)足一些特定的要求。常規(guī)城市控制網(wǎng)的范圍比較大，使用頻率也有了很大的改變，通常城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)導(dǎo)線的鋪設(shè)都是在地面進(jìn)行，城市大型基礎(chǔ)設(shè)施的施工往往會(huì)對(duì)這些網(wǎng)點(diǎn)造成破壞，進(jìn)而影響到工程總體的質(zhì)量和推進(jìn)速度。運(yùn)用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，不需要網(wǎng)點(diǎn)之間的通視，結(jié)合RTK技術(shù)的運(yùn)用將會(huì)對(duì)城市建設(shè)工程的精度產(chǎn)生重大的改革。

3.3水下工程測(cè)繪中的應(yīng)用

水下作業(yè)通常難度較大，需要處理水下壓強(qiáng)、流體力學(xué)、信號(hào)干擾等很多方面的問(wèn)題，但是隨著資源的開(kāi)發(fā)逐步向海洋進(jìn)發(fā)以及碼頭、航運(yùn)等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響越來(lái)越大，進(jìn)行水下工程測(cè)繪已經(jīng)成為測(cè)繪領(lǐng)域的必要內(nèi)容。GPS技術(shù)中具有較高性能的三維測(cè)量技術(shù)，能夠從縱向和橫向兩個(gè)角度進(jìn)行下水空間信息的高精度測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)分析軟件和制圖軟件可以以直觀的形式展示出水下地形特征。在進(jìn)行具體的水下作業(yè)時(shí)，橫向測(cè)量應(yīng)選用差分GPS技術(shù)，能夠有效減少環(huán)境的干擾，使操作程序變得較為簡(jiǎn)便;進(jìn)行縱向測(cè)量時(shí)可采用測(cè)探儀，利用超聲測(cè)量方式得出水下深度。

3.4工程變形情況的測(cè)量

工程建設(shè)涉及面很廣，常常會(huì)遇到一些人為因素或者地質(zhì)運(yùn)動(dòng)造成的建筑物變形和整體位移，這種情況的發(fā)生往往會(huì)造成較為嚴(yán)重的后果，使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益面臨巨大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)近些年的研究可以發(fā)現(xiàn)，工程變形主要有以下幾種類(lèi)型：建筑物沉陷、礦業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地面沉降、大壩變形等等。如果能夠及時(shí)對(duì)工程變形進(jìn)行測(cè)量和分析，評(píng)估變形造成的影響，將會(huì)大大減少工程變形的破壞。目前GPS技術(shù)已經(jīng)在很多地區(qū)被采用到工程變形的監(jiān)測(cè)工作中，利用高精度的三維定位技術(shù)能夠?qū)⒐こ探ㄖl(fā)生的微小變化計(jì)入分析范圍之內(nèi)，增強(qiáng)了防范工程風(fēng)險(xiǎn)的能力。

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